Détecteur de position

Abstract

 Le détecteur ne comprend qu'une seule bobine (1) dans laquelle se déplace axialement un noyau (2) normalement relié à un dispositif dont la position doit être déterminée. Le noyau (2) se compose d'une tige (4) en matériau ferromagnétique entourée d'un tube (5) en un matériau de bonne conductibilité électrique mais de faible perméabilité magnétique. La bobine est alimentée par un courant alternatif (I) produisant des courants de Foucault dans le tube (5). La diminution de la sensibi­lité due à l'augmentation de la résistivité du tube (5) avec l'augmentation de la température est compensée par l'augmentation de la sensibilité due à l'augmentation de la perméabilité de la tige (4) avec l'augmentation de la température. Le détecteur est de faible poids et encom­brement et il est compensé en température dans une plage comprise entre - 40°C et + 250°C.

Description

[0001] La présente invention concerne un détecteur de position comprenant une bobine alimentée par une source de courant alternatif dans laquelle se déplace axialement un noyau dont la position doit être mesurée.

[0002] Un tel détecteur de position est décrit dans le brevet CH 509 573. La bobine de mesure est connectée dans une des branches d'un pont de mesure dont les autres bran­ches comprennent des résistances. Pour compenser le détecteur en température, une résistance dépendante de la température est connectée dans une des branches du pont, ce qui ne produit une bonne compensation que dans une plage relativement limitée et ne permet pas une utilisation du détecteur pour les hautes températures. Le document US 4 667 158 décrit aussi un détecteur de position fonctionnant par courants de Foucault, la bobi­ne étant connectée dans une branche d'un pont de mesure. Comme le précédent, le détecteur ne peut être compensé en température que dans une plage relativement étroite et il n'est pas prévu pour fonctionner à haute tempéra­ture.

[0003] De manière générale, on compense la dépendance en température du détecteur par une mesure différentielle de la variation d'impédance de la bobine en fonction de la position du noyau à l'intérieur de celle-ci. Cepen­dant, une telle mesure différentielle demande un ensem­ble de bobines disposées axialement les unes à côté des autres, la longueur de l'ensemble étant pratiquement trois fois celle d'une bobine de mesure seule utilisée dans une mesure directe. Il est clair que selon le genre d'application, il pourrait être utile de diminuer non seulement l'encombrement du détecteur mais aussi son poids. Ceci est plus particulièrement le cas dans les applications prévues pour l'aviation où le détecteur peut être utilisé par exemple pour mesurer l'inclinai­son des aubes orientant le flux d'air envoyé par un distributeur à la turbine ou encore pour mesurer l'in­clinaison des volets des gouvernails de profondeur. Dans la première application, mesure de l'inclinaison des aubes, le détecteur doit fonctionner à une température jusqu'à + 250°C. Dans la seconde application, le détecteur doit fonctionner à la température ambiante qui peut descendre jusqu'à - 40°C. Il serait donc intéres­sant d'avoir un détecteur de position de faible poids et encombrement, susceptible de fonctionner entre 40°C et + 250°C avec une bonne stabilité en température et ne demandant pas de branchement différentiel pour sim­plifier et diminuer les coûts.

[0004] En conséquence, le but de la présente invention est de réaliser un détecteur de position de faible poids et encombrement, susceptible de fonctionner dans une large plage de température, notamment à haute température, le détecteur étant compensé en température dans la plage en question.

[0005] Pour atteindre ce but, le détecteur de position selon l'invention est réalisé comme décrit dans la partie caractérisante de la revendication 1. Il a été trouvé qu'une combinaison de matériaux différents pour le noyau du détecteur permet d'atteindre une excellente compensa­tion dans une large plage de température.

[0006] L'invention va être décrite plus en détail ci-après, à l'aide du dessin d'un exemple d'exécution.

La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudi­nale du détecteur selon l'invention, et

La figure 2 est un schéma-bloc de l'électronique asso­ciée au détecteur de la fig.1.

[0007] La figure 1 montre que le détecteur comporte une bobine 1 dont la longueur selon l'axe longitudinal A - A est pratiquement égale à la grandeur du chemin de mesure parcouru par le noyau 2 au centre de cette bobine. La bobine 1 est protégée des influences électromagnétiques extérieurs par un blindage 3. La figure 1 montre que le noyau 2 est en deux pièces et qu'il comporte en son centre une tige ferromagnétique 4 entourée d'un tube 5 avec une bonne conductibilité électrique mais de faible perméabilité magnétique, p.ex. un tube en aluminium ou en cuivre ou en tout autre matériau adéquat. La tige 4 peut être en fer ou en acier ou en tout autre matériau ferromagnétique adéquat. Le tube 5 avec la tige 4 est lié par un support 6 au dispositif extérieur (non représenté) dont la position doit être mesurée. Le détecteur fonctionne par courants de Foucault, c'est-à-­dire que la bobine est alimentée par un courant alter­natif qui crée par induction des courants de Foucault dans une couche de faible épaisseur à la surface exté­rieure du tube conducteur 5. Le déplacement du noyau 2 dans la bobine 1 provoque une variation de l'impédance de la bobine, en raison des pertes par courant de Foucault dans ce noyau.

[0008] La compensation en température est obtenue par la constitution particulière du noyau, de la manière suivante. Une augmentation de la température provoque une augmention correspondante de la résistivité du tube conducteur 5. Cette augmentation de résistivité entraîne une diminution dans le tube des courants de Foucault qui se traduit par une baisse de sensibilité. D'autre part, une augmentation de la température provoque une augmen­tation correspondante de la perméabilité magnétique de la tige ferromagnétique 4, cette augmentation de perméa­bilité se traduisant par une augmentation de l'inducti­vité de la bobine 1 et en conséquence par une augmenta­tion de la sensibilité. Ce qui précède montre que les effets de la température sur les composants du noyau sont de sens opposés. Il est donc possible d'obtenir une compensation en température du détecteur par un choix adéquat des matériaux du noyau et des dimensions des composants. La pratique a montré que la dérive en température peut être diminuée dans une plage de tem­pérature comprise entre - 40°C et + 250°C.

[0009] Ce qui précède montre que l'invention permet de réa­liser un détecteur de position ne comportant qu'une seule bobine de mesure dont la longueur axiale est pratiquement égale au chemin de mesure, de sorte que ce détecteur est de construction simple, de faible poids et encombrement. En outre, en raison de la constitution particulière du noyau, le détecteur peut fonctionner entre - 40°C et + 250°C sans dérive substantielle due à la température, ce qui permet de l'utiliser dans un environnement soumis aussi bien aux basses qu'aux hautes températures. La combinaison des matériaux du noyau permet de réduire les effets de la température dans la plage indiquée.

[0010] En ce qui concerne le traitement du signal aux bornes de la bobine 1, signal représentatif de l'impédance de la bobine et en conséquence de la position du noyau dans cette dernière, on élimine l'effet de la température sur la résistivité du fil de cuivre de la bobine, en mesurant l'inductance, c'est-à-dire la composante inductive de l'impédance de la bobine, ce paramètre variant très peu en fonction de la température.

[0011] La fig.2 montre un schéma-bloc d'un circuit électronique prévu pour traiter la tension aux bornes de la bobine 1 en éliminant la composante résistive de cette tension et en crééant un signal de sortie ne dépendant que de la composante inductive de la tension.

[0012] On voit que la bobine 1 est alimentée par un courant alternatif constant I délivré par un convertisseur tension/courant 7 recevant le signal de sortie d'un oscillateur 8, à travers un adapteur de niveau 9. L'oscillateur délivre par exemple un signal d'une fréquence de 10 kHz qui est aussi la fréquence du courant I. L'adapteur 9 délivre un signal de référence au convertisseur 7 et à un déphaseur 10.

[0013] La tension V_L aux bornes de la bobine 1 est envoyée à travers un suiveur 12 à un amplificateur 11 . La sortie de l'amplificateur 11 est reliée à l'entrée d'un démodu­lateur 13 recevant le signal du déphaseur 10. La sortie du démodulateur 13 est connectée à un filtre passe-bas 14 qui délivre un signal de sortie continu de valeur proportionnelle à la position du noyau 2 dans la bobine 1. Le déphaseur 10 produit un signal de sortie dont la phase est décalée de 90° sur celle du signal de référence, ce signal déphasé commandant le démodulateur 13 de manière que celui-ci délivre exclusivement un signal correspondant à la composante inductive de la tension V_L aux bornes de la bobine 1, cette composante inductive étant déphasée de 90° par rapport à la composante résistive de cette même tension, elle-même en phase avec le courant I. Cet arrangement permet d'éliminer l'influence de la composante résistive variable en température dans le signal de sortie de l'électronique, resp. du filtre passe-bas 14.

Revendications

1. Détecteur de position comprenant une bobine (1) alimentée par une source de courant alternatif (8), dans laquelle se déplace axialement un noyau (2) dont la position doit être mesurée, caractérisé en ce que le noyau (2) comprend une tige (4) d'un premier matériau entourée d'un tube (5) d'un second matériau, la combi­naison du comportement en température de paramètres déterminés desdits matériaux et le dimensionnement du noyau (2) permettant d'annuler dans une plage donnée la dérive de sensibilité en température du détecteur.

2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier matériau a une bonne conductibilité électrique mais une faible perméabilité magnétique et que le second matériau est ferromagnétique.

3. Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier matériau est l'aluminium, le cuivre ou tout autre matériau conducteur adéquat et que le second matériau est le fer, l'acier ou tout autre matériau ferromagnétique adéquat.

4. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la diminution de la sensibilité du détecteur due à l'augmentation de la résistivité du tube (5) avec l'augmentation de la température est compensée par l'augmentation de la sensibilité due à l'augmenta­tion de la perméabilité de la tige (4) avec l'augmenta­tion de la température.

5. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine est alimentée par un courant alternatif constant (I) délivré par ladite source de courant (8).

6. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la bobine (1) est connectée à un circuit électronique de conditionnement (7 à 14) comprenant un démodulateur (13) agencé de manière à délivrer un signal de sortie dépendant exclusivement de la composante inductive de la tension (V_L) aux bornes de la bobine (1).

7. Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le démodulateur reçoit un signal proportionnel à la tension aux bornes de la bobine (1) et un signal de commande délivré par un déphaseur (10) connecté à la source de courant alternatif (8), ce signal de commande étant déphasé de 90° par rapport au courant (I) ali­mentant la bobine (1).

8. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est compensé en température dans une plage comprise entre - 40°C et + 250°C.

Dessins